i
PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA
TERHADAP SIFAT-SIFAT UJI TARIK VULKANISAT
KARET ALAM BERPENGISI KAOLIN
SKRIPSI
Oleh
YudhaWidyanata
070405037
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JANUARI 2014
ii
PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA
TERHADAP SIFAT-SIFAT UJI TARIK VULKANISAT
KARET ALAM BERPENGISI KAOLIN
SKRIPSI
Oleh
Yudha Widyanata
070405037
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
JANUARI 2014
i
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP SIFAT-SIFAT UJI TARIK VULKANISAT KARET ALAM BERPENGISI KAOLIN
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.
Medan, Januari 2014
Yudha Widyanata NIM 070405037
ii
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP SIFAT- SIFAT UJI TARIK VULKANISAT KARET ALAM BERPENGISI KAOLIN
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 18 Desember 2013 dan dinyatakan memenuhi syarat/ sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Medan, Januari 2014 Mengetahui,
Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, M.T. Ir. Indra Surya, M.Sc
NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19630609 198903 1 004
iii
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi
dengan judul “Pengaruh Penambahan Alkanolamida terhadap Sifat-Sifat Uji Tarik
Vulkanisat Karet Alam Berpengisi Kaolin”, berdasarkan hasil penelitian yang
penulis lakukan di Laboratorium Kimia Organik Departemen Kimia F-MIPA Universitas Sumatera Utara dan Industri Karet Deli Medan, Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Melalui penelitian ini diperoleh peningkatan sifat-sifat uji tarik dari penggunaan Alkanolamida sebagai bahan penyerasi pada karet alam berpengisi kaolin sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan sifat-sifat uji tarik pada teknologi karet.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar – besarnya kepada:
1. Ir. Indra Surya, M.Sc selaku Dosen Pembimbing
2. Laboratorium Kimia Organik F-MIPA USU selaku Fasilitator 3. Industri Karet Deli selaku Fasilitator
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, Januari 2014
Penulis Yudha Widyanata
iv
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:
1. Orang tua penulis, Ayahanda Mukhtaruddin dan Ibunda Rozana yang telah memberikan bantuan baik moril maupun materil bagi penulis.
2. Saudara penulis Denny Hernawan, SH, dan Hilman Wardhana yang telah memberi semangat dan saran dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
3. Teman Sejawat terutama stambuk 2007, adik dan abang/kakak senior Teknik Kimia yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
4. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Para Pegawai Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara Medan.
v
RIWAYAT HIDUP PENULIS
r
Nama: Yudha Widyanata NIM: 070405037
Tempat / Tanggal Lahir: Medan, 07 November 1989 Nama Orang Tua: Mukhtaruddin
Alamat Orang Tua: Jalan Suka Bakti No. 9, Suka Maju, Medan Johor, Sumatera Utara
Asal Sekolah
SD Negeri No. 016396 Tanjung Gading tahun 1995 – 2001 SMP Negeri 2 Air Putih tahun 2001 – 2004
SMA Negeri 1 Tebing Tinggi tahun 2004 – 2007 Pengalaman Organisasi / Kerja
1. CSG periode 2009-2010 sebagai Anggota Peningkatan Akademis dan Literatur.
2. HIMATEK FT-USU periode 2010 – 2011 sebagai Anggota LITBANG Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal/pertemuan ilmiah :
1. Jurnal Teknik Kimia USU
vi
ABSTRAK
Dengan menggunakan sistem vulkanisasi sulfur terakselarasi semi efisien, penelitian mengenai penggunaan Alkanolamida (ALK) sebagai bahan aditif pada kompon-kompon karet alam berpengisi kaolin dilakukan. ALK disintesa dari Refined
Bleached Deodorized Palm Stearin (RBDPS) dan dietanolamin. Campuran tersebut
dicampur dan dipanaskan pada suhu sekitar 70oC selama 5 jam. Penelitian dilakukan untuk mengamati pengaruh ALK terhadap sifat-sifat tensil kompon-kompon karet alam berpengisi kaolin. ALK dimasukkan ke dalam kompon-kompon karet alam yang berpengisi kaolin dengan kadar 1,0; 3,0; 5,0 dan 7,0 bagian per-seratus bagian karet (bsk). Penambahan ALK menyebabkan peningkatan modulus tensil dan kekuatan tarik sampai dengan 5,0 bsk lalu menurun dengan penambahan yang lebih banyak kadar ALK. Hal ini dapat disebabkan kepada kerapatan sambung silang dari kompon-kompon karet alam berpengisi kaolin. Meningkatnya kadar ALK sampai dengan 5,0 bsk meningkatkan kerapatan sambung silang dan menurunkan kerapatan sambung silang dengan penambahan ALK yang lebih banyak. Pemanjangan saat putus meningkat seiring ditingkatkannya kadar ALK.
Kata Kunci: alkanolamida, aditif karet, modulus tensil, kekuatan tarik, pemanjangan saat putus.
vii
ABSTRACT
By using a semi-efficient sulfur accelerated vulcanization system, an investigation on the potential of the Alkanolamide (ALK) as a rubber additive on kaolin-filled natural rubber compounds was carried out. ALK was synthesized from Refined Bleaching Deodorized Palm Stearin (RBDPS) and diethanolamine. The mixture was stirred and heated about 70oC for 5 hours. An investigation was carried out to examine the effect of ALK on tensile properties of the kaolin-filled natural rubber compounds. ALK was incorporated into the kaolin-filled natural rubber compound at 1.0; 3.0; 5.0 and 7.0 phr. The addition of ALK increased the tensile modulus and tensile strength up to 5.0 phr, then decreased with further increases the ALK loading. It can be attributed to the crosslink density of the kaolin-filled natural rubber compounds. Increasing the ALK loading up to 5.0 phr increased the crosslink density and further increases the ALK loading decreased the crosslink density. The elongation at break (EB) increased as the loading of ALK was increased.
Keywords: alkanolamide, rubber additive, tensile modulus, tensile strength, elongation at break.
viii
DAFTAR ISI
Hal
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii
2.5PENGUATAN KARET (RUBBER REINFORCEMENT) 18
2.6KAOLIN SEBAGAI PENGISI SEMI PENGUAT 20
2.7ALKANOLAMIDA SEBAGAI BAHAN PENYERASI 21
2.8PERHITUNGAN EKONOMI 23
ix
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 26
3.1LOKASI PENELITIAN 26
3.2BAHAN YANG DIGUNAKAN 26
3.2.1 Bahan yang Digunakan dalam Penyediaan Kompon Karet Alam 26 3.2.2 Bahan yang Digunakan dalam Penyediaan Bahan Penyerasi
Alkanolamida 27
3.3PERALATAN 27
3.4PROSEDUR PERCOBAAN 28
3.4.1 Prosedur Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida 28 3.4.2 Prosedur Penyediaan Senyawa/Kompon Karet Alam 28
3.4.3 Penyediaan dan Pengujian Sampel 29
3.4.4 Pengukuran Kerapatan Sambung Silang 29
3.5FLOWCHART PROSEDUR PERCOBAAN 30
3.5.1 Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida 30 3.5.2 Penyediaan Senyawa/Kompon Karet Alam 31
3.5.3 Penyedian dan Pengujian Sampel 31
3.5.4 Pengukuran Kerapatan Sambung Silang 32 3.6PENGUJIAN PENGARUH PENAMBAHAN BAHAN PENYERASI
ALKANOLAMIDA DAN PENGISI KAOLIN TERHADAP
SIFAT-SIFAT UJI TARIK KARET ALAM 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 34
4.1PENYEDIAAN ALKANOLAMIDA DARI TURUNAN MINYAK
SAWIT DAN DIETANOLAMINA 34
4.2PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP KERAPATAN SAMBUNG SILANG VULKANISAT KARET ALAM
BERPENGISI KAOLIN 35
4.3PENGARUH PENAMBAHAN ALKANOLAMIDA TERHADAP SIFAT-SIFAT UJI TARIK VULKANISAT KARET ALAM BERPENGISI
KAOLIN 36
4.3.1 Modulus Tensil 36
4.3.2 Kekuatan Tarik 37
4.3.3 Pemanjangan Saat Putus 38
x
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 39
5.1KESIMPULAN 39
5.2SARAN 39
DAFTAR PUSTAKA 40
xi
DAFTAR GAMBAR
Hal Gambar 2.1 Struktur Molekul 1,4 cis-poliisoprena 5
Gambar 2.2 Bentuk Jaringan Sambung Silang 10
Gambar 2.3 Skema Reaksi Vulkanisasi Sulfur 11 Gambar 2.4 Pengaruh Sifat Vulkanisat terhadap Kerapatan Sambung Silang 14
Gambar 2.5 Struktur Alkanolamida 22
Gambar 2.6 Struktur Karet Alam-Alkanolamida-Kaolin 22 Gambar 3.1 Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida 30 Gambar 3.2 Penyediaan Senyawa/Kompon Karet Alam 31
Gambar 3.3 Penyediaan dan Pengujian Sampel 31
Gambar 3.4 Pengukuran Kerapatan Sambung Silang 32 Gambar 4.1 Spektrum Inframerah dari Alkanolamida 34 Gambar 4.2 Kerapatan Sambung Silang Vulkanisat Karet Alam Berpengisi
Kaolin dan Alkanolamida 35
Gambar 4.3 Modulus Tensil Vulkanisat Karet Alam Berpengisi Kaolin dan
Alkanolamida 36
Gambar 4.4 Kekuatan Tarik Vulkanisat Karet Alam Berpengisi Kaolin dan
Alkanolamida 37
Gambar 4.5 Pemanjangan Saat Putus Vulkanisat Karet Alam Berpengisi
Kaolin dan Alkanolamida 38
Gambar L.1 Alkanolamida 47
Gambar L.2 Spesimen Uji Tarik 47
xii
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 2.1 Komposisi Lateks Alam Segar 4
Tabel 2.2 Komposisi Bahan Penyusun Karet Alam Kering 5 Tabel 2.3 Pengklassifikasian Sistem Vulkanisasi Sulfur Terakselerasi 12 Tabel 2.4 Struktur dan Sifat-sifat Vulkanisat Karet 13 Tabel 2.5 Ukuran-ukuran Partikel Pengisi bagi Penguatan Karet 19 Tabel 2.6 Daftar Bahan-bahan yang Digunakan untuk Pembuatan
Alkanolamida 23
Tabel 3.1 Nama Bahan yang Digunakan dalam Penyediaan Kompon
Karet Alam 26
Tabel 3.2 Nama Bahan yang Digunakan dalam Penyediaan Bahan
Penyerasi Alkanolamida 27
Tabel 3.3 Pengujian Pengaruh Penambahan Alkanolamida dan
Kaolin Terhadap Sifat-sifat Uji Tarik Karet Alam 33 Tabel 4.1 Panjang Gelombang dari Gugus Fungsional Molekul Alkanolamida 34 Tabel L.1 Data Swelling Test untuk Formulasi NR + Kaolin + ALK 44
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Hal
LAMPIRAN 1. DATA PERCOBAAN 44
L.1.1 Data Swelling Test 44
LAMPIRAN 2. CONTOH HASIL PERHITUNGAN 45
L.2.1 Contoh Perhitungan Kerapatan Sambung Silang 45
LAMPIRAN 3. DOKUMENTASI PENELITIAN 47
L.3.1 Foto Alkanolamida dan Spesimen Uji Tarik 47
xiv
DAFTAR SINGKATAN
SBR Styrene Butadiene Rubber
bsk bagian per-seratus karet
RSS Ribbed Smoked Sheet
CBS Cyclohexyl Benzthiazy Sulphenamide
RBDPS Rifinery Bleaching Deodorant Product Stearin ASTM American Society for Testing and Materials
ISO International Standart Organization
NR Natural Rubber
ALK Alkanolamida
xv
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
V Volum molar cm3/mol
Parameter interaksi antara NR dengan toluen tanpa dimensi
w Fraksi massa tanpa dimensi
ρ Densitas gr/cm3
v Fraksi volum tanpa dimensi
n Kerapatan sambung silang mol/cm3
